[发明专利]用于提高无线机车远程控制的频谱效率的方法和系统

说明书

一种用于控制机车的系统和方法。该系统包括：远程控制单元(RCU)，其包括处理装置和计算机可读存储介质；以及机车控制单元(LCU)，其包括处理装置和计算机可读存储介质。LCU耦接至机车的机车控制系统用于控制机车并且从机车获取数据。LCU被配置成：由网络节点收听用于传输的公共射频信道，等待信道变为空闲，并且在信道变为空闲之后发送消息。RCU被配置成：由网络节点收听用于传输的公共射频信道，等待信道变为空闲，并且在信道变为空闲之后发送消息。该系统可以包括用于扩大系统的操作区域的一个或更多个中继器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年11月2日提交的题为“Method and System for IncreasedSpectral Efficiency in Wireless Locomotive Remote Control”的美国发明申请第14/929,760号的权益，该申请的内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于提高无线机车远程控制的频谱效率的方法和系统，更具体地涉及如下系统和方法：通过所述系统和方法，无线铁路远程控制系统使用公共信道进行通信并且使用冲突避免来管理对信道的接入。

背景技术

在大型商业1级铁路调车场中，许多列车在紧密铺设的平行轨道上的同一狭窄地理区域内运行。为了使铁路调车场的操作员快速连接和解开给定列车上的各个货运车厢，使用射频(RF)通信的无线电远程控制被用于前后移动机车以促进调车。站场的长度可以超过两英里，并且无线电远程控制通信需要覆盖整个区域。

附图说明

出于说明的目的，在附图中示出了本发明的某些实施方式。在附图中，相同的附图标记始终指示相同的元件。应当理解，本发明不限于所示出的精确布置、尺寸和仪器。在附图中：

图1A示出了根据本发明的示例性实施方式的铁路远程控制系统的第一实施方式；

图1B示出了根据本发明的示例性实施方式的铁路远程控制系统的第二实施方式；

图2示出了根据本发明的示例性实施方式的用于发送消息的方法；

图3示出了根据本发明的示例性实施方式的用于接收消息的方法；以及

图4示出了根据本发明的示例性实施方式的图1B的网络的传输时间的预期的加权平均分布的示例性曲线图。

具体实施方式

现在参照示出本发明的示例性实施方式的各种视图的附图。在附图和本文中的附图的描述中，某些术语仅为了方便而被使用，并且不应被视为限制本发明的实施方式。此外，在附图和下面的描述中，相同的附图标记始终指示相同的元件。

铁路调车场的紧密地理区域造成了对多个列车的RF频谱管理的问题，每个列车具有由无线电远程控制单元控制的机车。在常规的无线控制系统的示例中，每个机车被分配有频分多址(FDMA)网络拓扑中的唯一RF信道。常规的FDMA网络拓扑受限于可用频谱。具体地，随着铁路站场的大小增大，常规的FDMA网络拓扑的可用频谱限制了要分配给每个机车的唯一频率信道的数目。当利用RF中继器网络以将操作范围扩大超过两英里时，每个中继器需要其自己的信道，由此限制可用于分配给机车的信道数目。为每个机车和每个中继器分配唯一信道导致常规的FDMA网络中的带宽浪费，这是因为每个装置不会不断地发送命令和数据。机车和中继器不进行发送的时间量可能很大并且导致带宽浪费。

近来对机车的无线电远程控制的改进使用时分多址(TDMA)来控制对可用频谱的接入。在TDMA中，每个信道被划分成多个时隙，每个时隙被分配给机车用于发送数据。多个机车共用公共RF信道。然而，该技术不允许可变长度的消息，或更具体地，可变的时隙。因此，选择时隙长度，以适应可以被发送的最长消息(例如，在发送所有消息字节所需的时间内测量的)。当发送长度小于通过时隙提供的最大长度的消息时，信道在消息结束之后是空闲的，直到达到该时隙的结束为止。该空闲时段导致带宽浪费。